TATB基PBX界面热阻研究及导热系数预测

为研究TATB基高聚物粘接炸药(PBX)中炸药晶体与粘结剂之间的界面热阻,采用在TATB单质药片上涂覆氟橡胶层的方法,制备了TATB基PBX单层界面样品,并通过纳米压痕法获得了界面样品氟橡胶层及界面层厚度,利用激光热导仪测得TATB/氟橡胶界面层在293,303,313,323,333 K下的导热系数分别为6.18×10~(-3),6.53×10~(-3),9.87×10~(-3),2.16×10~(-2),7.72×10~(-3)W·m~(-1)·K~(-1)。基于界面导热系数与热阻的关系,建立含界面热阻的PBX导热系数预测模型,获得了某型PBX导热系数理论值,理论计算结果与实测值吻合性较好。     

氟橡胶F2314物理老化的研究

采用差示扫描量热（DSC）和动态力学分析等方法研究物理老化对氟橡胶F₂₃₁₄性能的影响。结果表明:在45℃下进行物理老化,随着物理老化时间的延长,氟橡胶F₂₃₁₄的储能模量增大,损耗因子减小;DSC吸收峰的热焓没有明显变化,但峰位向高温方向移动;松弛模量增大,且增幅逐渐增大。     

TATB填充高聚物复合材料有效热导率数值模拟

在细观层次上将1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（TATB）/高聚物（TATB/PBX）视为由TATB颗粒、高聚物及微孔隙组成的三相复合材料。采用蒙特卡罗方法,建立了能够反映PBX细观结构的代表体积单元（RVE）模型,该模型可以生成高聚物颗粒和微孔隙随机分布、填充物体积分数和孔隙率任意调整的有限元计算（FEM）模型。研究了TATB填充体积分数、孔隙率和分布对TATB/PBX有效热导率的影响。结果表明：TATB/PBX有效热导率随着TATB体积分数的增加而增大;在相同的TATB填充体积分数下,随着孔隙率的增大,TATB/PBX的有效热导率呈指数减小,但孔隙的空间分布对有效热导率影响不大。模拟值与实验结果具有较好的一致性,证明所建二维RVE三相有限元模型可以用来预测TATB/PBX的有效热导率。     

多因素加速老化对硬质聚氨酯泡沫塑料压缩力学性能的影响研究

对硬质聚氨酯泡沫塑料进行了温度、湿度、载荷多因素加速老化试验研究,对老化前后的压缩性能进行了检测。采用方差分析法初步探讨了各老化因素对材料力学性能的影响,并对诱发材料力学性能劣化的物理机制进行了探讨。试验结果表明,硬质聚氨酯泡沫塑料在温湿度无载加速老化试验后,其压缩性能变化不明显,而经历温湿度负载加速老化后,其压缩性能出现了明显的降低。分析认为,蠕变损伤的形成演化和累积或是造成这一现象的关键机制。     

HMX基PBX的温度环境适应性

对HMX基PBX进行了-40～+75℃温度循环试验和温度冲击试验,采用超声波参量检测方法对炸药的内部损伤进行了分析和表征。并对环境试验前后炸药的力学性能和破坏方式进行了实验研究。结果表明,温度循环试验和温度冲击试验将导致HMX基PBX产生热损伤,使HMX基PBX压缩强度轻微下降,而对拉伸强度影响不大。     

热老化对TATB基高聚物粘结炸药力学性能的影响

对某TATB基高聚粘结炸药(PBX)进行了55～75℃加速老化试验,并对老化前后的样品进行了不同温度下压缩性能、拉伸性能和弯曲蠕变实验,用扫描电子显微镜对老化前后炸药高温拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:长期高温贮存后,TATB基高聚物粘结炸药晶体与粘合剂仍具有良好的粘合界面,其模量、破坏强度、破坏应变和稳态蠕变速率等力学性能指标均未发生明显的变化。     

电爆管失效模式及影响因素研究

采用加速老化试验技术,在温度为71℃和温度为71℃、相对湿度分别为50%和80%条件下,对某电爆管在老化过程中的失效模式进行了研究。结果表明,老化后,该电爆管压敏电压值均较老化前降低,尤其是经含有湿度的双因素加速老化试验后,其压敏电压值下降更明显,而其电阻、发火时间、输出气体压力等性能指标却无明显变化。通过对电爆管压敏电压下降影响因素研究,结果发现,灌封胶配制不均是导致其压敏电压值在湿度环境中下降的主要原因。     

基于分形方法的高聚物粘接炸药热导率预测模型

采用颗粒随机填充模型和分形理论,提出了基于分形维数的高聚物粘结炸药(PBX)热导率计算模型,利用该模型对填充率为20%、40%、50%、60%、80%、90%和95%的TATB基PBX的热导率进行了计算,使用闪光法对相应填充率下PBX的热导率进行了实验验证。结果表明,在20%的填充率下,本研究的热导率模型计算值与实测值的误差为20.2%,40%的填充率时达到32.8%,随着填充率进一步增加,预测误差趋于减小,在填充率为95%时误差为15.0%;PBX的热导率随着T AT B填充率的增加而升高,且本研究模型的预测结果优于半经验Hamilton-Crosser模型。     

JOB-9003炸药的载荷环境试验

在5 MPa轴向压应力条件下,对JOB-9003炸药进行了温度循环试验,结果表明,试验后炸药性能发生了明显的变化.JOB-9003炸药在载荷环境和温度循环的共同作用下其径向尺寸增加,轴向尺寸减小,而且径向尺寸的增加量与轴向尺寸的减小量相当.与轴向尺寸相比,径向尺寸对样品体积的影响更大,试验后样品体积变大,密度降低,同时炸药的压缩强度、最大蠕变应变和压缩蠕变断裂时间出现了明显降低,而模量变化不明显.分析认为,JOB-9003炸药内部的微孔隙和微损伤在载荷环境试验下发生变化,从而使JOB-9003炸药的尺寸、密度和力学性能出现了上述变化规律.     

温度对HMX基PBX炸药热膨胀系数和热导率的影响

用热膨胀仪和闪光导热仪研究了温度对HMX基PBX的热膨胀系数和热导率的影响。结果表明,在低于330K时,HMX基PBX的线膨胀系数约为5.34×10-5 K-1;在330～350K,线膨胀系数迅速增大到13.47×10-5K-1,随着黏结剂软化,线膨胀系数随之减小到8.04×10-5 K-1。在293～373K,HMX基PBX的比热容从0.978J.g-1.K-1线性增长到1.254J.g-1.K-1,但在343K附近黏结剂融化存在异常偏大值;HMX基PBX的热扩散率从0.256mm2.s-1下降至0.179mm2.s-1,通过比热和热扩散率实验数据计算获得的热导率从0.462W.m-1.K-1下降至0.406W.m-1.K-1。基于分子晶体传热理论模型建立了比热和导热系数的温度关系函数,HMX基PBX的导热机制符合两相串联模型。